DE19918087A1 - Verfahren zur thermischen Analyse von Kugelgraphitguß - Google Patents

Abstract

Verfahren zur thermischen Analyse von Kugelgraphitguß, bei dem eine kleine Menge eines Elements, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Elementen der seltenen Erden, einer Probe von geschmolzenem Kugelgraphitguß zugesetzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Analyse von Kugelgraphitguß und im besonderen ein verbessertes Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften von Kugelgraphitguß durch Thermoanalyse des geschmolzenen Metalls.

Bei der Untersuchung der Eigenschaften von Kugelgraphitguß unter Verwendung der Abkühlungskurve des geschmolzenen Metalls vor dem Abguß wird eine Probe des geschmolzenen Metalls in ein Analysengefäß gegossen, das mit einem Thermoelement ausgerüstet ist und eine geringe Menge Schwefel (S) und Tellur (Te) enthält, um die Schmelze in weißes Roheisen zu verwandeln.

Wenn Schwefel und Tellur als Additive in dem geschmolzenen Kugelgraphitguß verwendet werden, reagieren die Elemente zunächst mit dem Schwefel vor dem Tellur, und der Schwefel reagiert zu Magnesiumsulfid (MgS). Dementsprechend wird das Tellur, das der Schmelze zugesetzt wird, nicht verbraucht und die Bildung von weißem Roheisen wird gefördert.

Tellur wird in das Analysengefäß gegeben und dann wird das geschmolzene Graphitgußeisen bei hoher Temperatur in das Analysengefäß gegossen; das Tellur reagiert mit Sauerstoff und bildet Telluroxid das für Menschen giftig ist, und in die Luft freigesetzt wird.

Da Telluroxid weißen Rauch freisetzt, brennt er in den Augen des Ausführenden in der Nachbarschaft eines Hochofens, der bei hohen Temperaturen von ungefähr 1500°C betrieben wird.

Im Hinblick auf obige Ausführungen, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Thermoanalyse von Kugelgraphitguß aufzuzeigen, bei dem keine Umweltverschmutzung stattfindet, sowie ein Verfahren zur thermischen Analyse von Kugelgraphitguß aufzuzeigen, bei dem man ein Analysengefäß verwendet, das kein Tellur enthält.

Zur Lösung dieser Aufgabe wurden gemäß der vorliegenden Erfindung Elemente seltener Erden, wie Cer (Ce) oder Lanthan (La) und Mischungen der Elemente seltener Erden, wie zum Beispiel Cereisen, als Additive verwendet, anstelle des Tellurs.

Fig. 1 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Änderung der eutektischen Temperatur von Kugelgraphitguß zeigt der 1,4, 2,0 und 3,0 Gew.-% Silicium und Cereisen (MM %) enthält.

Fig. 2 ist eine Mikrophotographie, die die Mikrostruktur von Kugelgraphitguß zeigt, der kein Cereisen (0% MM) enthält.

Fig. 3 ist eine Mikrophotographie, die die Mikrostruktur von Kugelgraphitguß zeigt, der 0,2 Gew.-% Cereisen (% MM) enthält.

Fig. 4 ist eine Mikrophotographie, die die Mikrostruktur von Kugelgraphitguß zeigt der 0,4 Gew.-% Cereisen (% MM)enthält.

Fig. 5 ist eine Mikrophotographie, die die Mikrostruktur von Kugelgraphitguß zeigt, der 0,6 Gew.-% Cereisen (% MM) enthält.

Das geschmolzene Metall des Gußeisens wird in das Probegefäß gegossen, das eine geringe Menge des oben genannten Additives enthält, um eine Abkühlungskurve des geschmolzenen Metalls zu messen.

Aus der erhaltenen Abkühlungskurve kann, wenn es möglich ist, eine erste Erstarrungstemperatur bzw. primäre Kristalltemperatur zu messen, die eine erste und eine zweite eutektische Temperatur des geschmolzenen Metalls auf die gleiche Weise zeigt wie im Fall des Kohlenstoffäquivalents, Kohlenstoffgehalt und Siliciumgehalt in dem geschmolzenen Metall ermittelt werden, indem man das Probengefäß verwendet, das Tellur enthält.

In Abhängigkeit davon, ob das Tellur mit dem geschmolzenen Metall reagiert, kann der Kugelgraphitguß in weißes Roheisen umgewandelt werden, das an der Abnahme der eutektischen Temperatur des geschmolzenen Metalls beobachtet werden kann.

Die Umwandlung des geschmolzenen Kugelgraphitgußes in weißes Roheisen kann nämlich durch das Absinken der eutektischen Temperatur des geschmolzenen Kugelgraphitgußes auf die eutektische Temperatur des weißen Roheisens (oder "eutektische Temperatur des Eisencarbids") beurteilt werden.

Wenn Eisencarbid (FeC) im geschmolzenen Kugelgußeisen gebildet wird, ist es möglich, die Struktur des weißen Rohreisens durch ein Mikroskop zu beobachten.

Gewöhnlich liegt der Siliciumgehalt in Kugelgraphitguß ungefähr bei 1,4 bis 3,0 Gew.-% und eine Zunahme des Siliciumgehalts führt zu einer Abnahme der eutektischen Temperatur des weißen Roheisens.

Den Proben des geschmolzenen Kugelgraphitgußes, die 1,4, 2,0 und 3,0 Gew.-% Silicium enthalten, werden 0,2, 0,4 beziehungsweise 0,6 Gew.-% Cereisen zugesetzt und die Änderung der eutektischen Temperatur jeder Probe wird beobachtet.

Es ist bereits bekannt, daß, wenn das geschmolzene Kugelgußeisen 1,4% Silicium enthält, die eutektische Temperatur des Gemisches 1114°C ist, und wenn es 3% Silicium enthält, die eutektische Temperatur 1101°C beträgt.

Dementsprechend können die obigen Ergebnisse in Fig. 1 gezeigt werden, in der die eutektische Temperatur des geschmolzenen Metalls auf der Ordinate ausgedruckt ist, und der Cereisengehalt auf der Abszisse dargestellt wird.

Wenn 0,4% Cereisen dem geschmolzenen Kugelgraphitguß, der 2,0% Silicium enthält, zugesetzt werden, zeigt er, wie in Fig. 1 gezeigt, die eutektische Temperatur von weißem Roheisen, unabhängig von seinem Siliciumgehalt.

Dann wird Cereisen zu dem geschmolzenen Kugelgraphitguß, der 2,0% Silicium enthält, zugesetzt, und seine Mikrostruktur wird untersucht.

In Fig. 2, die die Struktur von Gußeisen zeigt, dem kein Cereisen zugesetzt wurde, wird der Kugelgraphitguß klar erkannt.

Wenn 0,2% Cereisen dem geschmolzenen Gußeisen zugesetzt werden, ändert sich die Struktur des Gußeisens in die CV-Kugelgraphitgußstruktur, wie in Fig. 3 gezeigt.

In den Fällen, in denen 0,4%, beziehungsweise 0,6% Cereisen dem geschmolzenen Gußeisen zugesetzt werden, wie in Fig. 4 und 5 gezeigt sind beide Strukturen frei von Graphit und das Auftreten von Eisencarbid ist erkennbar.

Wie bereits im voranstehenden Text gesagt ist es eine kennzeichnende Eigenschaft der vorliegenden Erfindung mehr als 0,4% seltener Erdelemente in das Analysengefäß zu geben, das zur Analyse vom geschmolzenem Kugelgraphitguß verwendet wird.

Wenn eine geringe Menge der Elemente seltener Erden dem geschmolzenen Kugelgraphitguß zugesetzt wird, wird, in der gleichen Weise wie bei Zusatz des Tellurs, die eutektische Temperatur in der Abkühlungskurve leicht bestimmt, und die Elemente der seltenen Erden verbinden sich mit Sauerstoff, der im geschmolzenen Metall eingeschmolzen wird und Ceroxid oder Lanthanoxid bildet. Diese Oxide verbreiten sich nicht, wie Telluroxid, in der Luft, treiben auf dem Wasser, und erstarren nach einigen Minuten.

Folglich werden die Ausführenden in der Nachbarschaft eines Hochofens nicht durch das oben genannte Oxid geschädigt, wie im Falle des Tellurs.

Claims (8)

1. Verfahren zur thermischen Analyse von Kugelgraphitguß, dadurch gekennzeichnet, daß eine geringe Menge eines Elements, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Elementen seltener Erden, zu einer Probe von geschmolzenem Kugelgraphitguß zugegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element seltener Erden Cer ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element seltener Erden Lanthan ist.

4. Verfahren, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente seltener Erden ausgewählt sind aus der Cergruppe der Elemente seltener Erden.

5. Verfahren zur thermischen Analyse von Kugelgraphitguß, dadurch gekennzeichnet, daß eine geringe Menge eines Gemisches von Elementen seltener Erden einer Probe von geschmolzenem Kugelgraphitguß zugegeben wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung ein Cereisen ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Elements, die der Probe zugesetzt wird, wenigstens in etwa 0,4 Gew.-% ist.

8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Mischung wenigstens in etwa 0,4 Gew.-% ist.